RU2679628C1 - Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции - Google Patents
Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679628C1 RU2679628C1 RU2018132430A RU2018132430A RU2679628C1 RU 2679628 C1 RU2679628 C1 RU 2679628C1 RU 2018132430 A RU2018132430 A RU 2018132430A RU 2018132430 A RU2018132430 A RU 2018132430A RU 2679628 C1 RU2679628 C1 RU 2679628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- corrugated layer
- reaction products
- supplying
- corrugated
- Prior art date
Links
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000005592 electrolytic dissociation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, содержащему пластину и соединенный с одной ее стороной гофрированный слой. Устройство характеризуется тем, что содержит второй гофрированный слой, соединенный со второй стороной пластины, причем каждый гофрированный слой включает по меньшей мере два ряда, каждый из которых выполнен из двух гофрированных пластин, соединенных между собой по вершинам гофр, при этом между соседними рядами выполнен зазор. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в предотвращении запирания каналов газовыми пробками и обеспечении равномерного распределения потоков жидкости и газа в каналах устройства без образования застойных зон. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электрохимии, а именно к конструкциям устройств, необходимых для подвода исходных компонентов к электрохимическим ячейкам и отвода продуктов реакции от них.
Предлагаемое устройство может быть использовано в конструкции электрохимического устройства, например, электролизера с твердополимерным электролитом (ТПЭ), где оно служит для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, а также для разделения электрохимических ячеек друг от друга, при этом одновременно обеспечивает последовательное электрическое соединение ячеек электролизера.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является решение, раскрытое в WO 2010109795 А1, 30.09.2010. Известное решение представляет собой устройство для подвода к ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, содержащее пластину и соединенный с одной ее стороной гофрированный слой, причем гофрированный слой выполнен в виде одной гофрированной пластины.
Недостатки наиболее близкого аналога:
- конструкция устройства не обеспечивает необходимый объем камер для подвода к ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, так как рабочими являются только те каналы, которые образованы в зоне непосредственного контакта устройства с электрохимической ячейкой;
- наличие непрерывных каналов, образованных устройством в зоне его непосредственного контакта с электрохимической ячейкой, может спровоцировать образование застойных зон и газовых пробок в каналах, что в свою очередь приводит к локальным перегревам и, в конечном счете, выходу из строя ячеек.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание надежного устройства для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в предотвращении запирания каналов газовыми пробками и обеспечении равномерного распределения потоков жидкости и газа в каналах устройства без образования застойных зон.
Для решения задачи и обеспечения технического результата предлагается устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, которое содержит пластину и соединенный с одной ее стороной гофрированный слой. Устройство содержит второй гофрированный слой, соединенный со второй стороной пластины. Причем каждый гофрированный слой включает по меньшей мере два ряда, каждый из которых выполнен из двух гофрированных пластин, соединенных между собой по вершинам гофров, при этом между соседними рядами выполнен зазор.
Первый гофрированный слой содержит первую группу каналов, а второй гофрированный слой содержит вторую группу каналов, причем указанные слои расположены таким образом, что оси каналов первой и второй группы перпендикулярны.
Соседние ряды могут быть смещены друг относительно друга на половину ширины одного гофра.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства со стороны первого гофрированного слоя.
На фиг. 2 приведен общий вид устройства со стороны второго гофрированного слоя.
На фиг. 3 изображено устройство, согласно изобретению, вид в поперечном разрезе.
На фиг. 4 представлен общий вид устройства, выполненного со смещением соседних рядов друг относительно друга на половину ширины одного гофра.
Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции (Фиг. 1-3) содержит пластину 1 в виде плоского металлического листа и два гофрированных слоя закрепленных соответственно к первой и второй стороне пластины 1. По периметру пластины 1 выполнены отверстия для подвода к каналам воды и отвода из каналов продуктов электролиза: кислорода, смеси водорода и воды, неразложившейся в процессе электролиза. Пластина 1 может быть изготовлена из листа титана марки ВТ 1-0 (ГОСТ 22178-76).
Гофрированные пластины изготавливаются, например, из титановых лент ВТ 1-0 (ОСТ 1-90027-71) посредством прокатки этих лент между двумя шестернями, с возможностью регулирования межцентрового расстояния и, соответственно, высоты гофра (складки). Предпочтительно использование гофрированных пластин с трапециевидным профилем гофра. Гофрированные пластины скрепляют между собой и с пластиной 1 контактной (конденсаторной) сваркой. Ряды 2 и 3 соответственно первого и второго гофрированных слоев состоят из двух гофрированных пластин, соединенных между собой по вершинам гофров. Такое выполнение обеспечивает требуемую жесткость конструкции, увеличенный объем каналов для подвода исходных компонентов и отвода продуктов реакции электролитической диссоциации воды, а также снижает вероятность «схлопывания» каналов. Оптимальным является вариант, когда в каждом гофрированном слое содержится от 2 до 6 рядов с зазором между соседними рядами, однако количество рядов в слое может быть увеличено, в зависимости от габаритов электрохимического устройства. Зазор между соседними рядами может составлять, например, 1 мм и менее. Наличие зазоров между рядами необходимо для выравнивания давления в каналах и для улучшения перемешивания исходных компонентов (воды) и продуктов реакции (смеси водорода и воды, неразложившейся в процессе электролиза), что предотвращает запирание каналов газовыми пробками. Соседние ряды могут быть смещены друг относительно друга на половину ширины одного гофра, что дополнительно улучшает перемешивание исходных компонентов и продуктов реакции.
Первый гофрированный слой содержит первую группу каналов, а второй гофрированный слой содержит вторую группу каналов. Причем эти слои при соединении с пластиной 1 располагают таким образом, что продольные оси каналов первой и второй группы перпендикулярны. Такое расположение позволяет осуществлять подвод воды к катоду и отвод смеси воды и водорода от него, а также отвод кислорода от анода через отдельные магистрали.
Принцип работы предлагаемого изобретения.
Устройство согласно изобретению устанавливают между электрохимическими ячейками и прижимают к ним. Одна сторона устройства контактирует с анодом одной ячейки, а вторая - с катодом соседней ячейки, образуя каналы для подвода исходных компонентов и отвода продуктов реакции. Через каналы со стороны катода подводится вода и отводится газожидкостная смесь водорода и неразложившейся воды, а через каналы со стороны анода отводится кислород. Предлагаемое устройство не только осуществляет свою основную функцию - подвод к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвод продуктов реакции, но и разделяет ячейки друг от друга, обеспечивая при этом их последовательное электрическое соединение за счет равномерного электрического контакта по всей площади рабочей поверхности.
Claims (3)
1. Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции, содержащее пластину и соединенный с одной ее стороной гофрированный слой, отличающееся тем, что содержит второй гофрированный слой, соединенный со второй стороной пластины, причем каждый гофрированный слой включает по меньшей мере два ряда, каждый из которых выполнен из двух гофрированных пластин, соединенных между собой по вершинам гофр, при этом между соседними рядами выполнен зазор.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый гофрированный слой содержит первую группу каналов, а второй гофрированный слой содержит вторую группу каналов, причем указанные слои расположены таким образом, что оси каналов первой и второй групп перпендикулярны.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соседние ряды смещены друг относительно друга на половину ширины одного гофра.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132430A RU2679628C1 (ru) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018132430A RU2679628C1 (ru) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2679628C1 true RU2679628C1 (ru) | 2019-02-12 |
Family
ID=65442767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018132430A RU2679628C1 (ru) | 2018-09-12 | 2018-09-12 | Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2679628C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU439307A1 (ru) * | 1972-02-10 | 1974-08-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Электролизер |
| WO2010109795A1 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | 固体高分子形燃料電池および固体高分子形燃料電池用セパレータ |
| JP4576813B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2010-11-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 高分子電解質膜及び膜電極接合体 |
| RU2448319C1 (ru) * | 2011-06-21 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Воздушный охладитель кислородно-водородной смеси |
-
2018
- 2018-09-12 RU RU2018132430A patent/RU2679628C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU439307A1 (ru) * | 1972-02-10 | 1974-08-15 | Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта | Электролизер |
| JP4576813B2 (ja) * | 2003-09-05 | 2010-11-10 | 株式会社豊田中央研究所 | 高分子電解質膜及び膜電極接合体 |
| WO2010109795A1 (ja) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | 固体高分子形燃料電池および固体高分子形燃料電池用セパレータ |
| RU2448319C1 (ru) * | 2011-06-21 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Воздушный охладитель кислородно-водородной смеси |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2547403T3 (es) | Celda electrolítica bipolar, del tipo sin intersticios | |
| JP3139159U (ja) | 水電気分解用電解槽 | |
| TWI633063B (zh) | Electrolyzed water generating device and manufacturing method thereof | |
| EP0080288A1 (en) | Electrolytic cell of the filter press type | |
| JP5781490B2 (ja) | 高圧水電解装置 | |
| SK363585A3 (en) | Membrane electrolytic cell | |
| JP5702885B1 (ja) | 電解水生成装置 | |
| KR101398341B1 (ko) | 전기 화학적 물 준비용 장치 | |
| RU2709541C2 (ru) | Электродное устройство, электродные узлы и электролизеры | |
| US20160186337A1 (en) | Electrolytic device and electrode | |
| RU2436871C2 (ru) | Электрод для мембранных электролизных ячеек | |
| RU2679628C1 (ru) | Устройство для подвода к электрохимическим ячейкам исходных компонентов и отвода продуктов реакции | |
| RU2331720C2 (ru) | Ячейка электролизера, содержащая внутренний лоток | |
| JPS629674B2 (ru) | ||
| TWM466926U (zh) | 電解單元及電解槽 | |
| FI70054B (fi) | I en elektrolytisk cell anvaendbar elektrod | |
| WO2016143540A1 (ja) | 電解水生成装置 | |
| NZ202497A (en) | Filter press electrolysis cell:insulation of channels supplying anode and cathode cell compartments | |
| KR102567678B1 (ko) | 전해조 및 전해수 생성 장치 | |
| CN114990603B (zh) | 离子交换膜电解槽 | |
| EP2705174A2 (de) | Elektrochemische zelle mit rahmendichtung zur alternativen abdichtung gegen randläufigkeiten des elektrolyten | |
| KR102201588B1 (ko) | 전기분해 장치 | |
| KR20180092806A (ko) | 전해질의 전기분해장치 | |
| EA023659B1 (ru) | Электролизер со спиральным впускным шлангом | |
| JPS60100691A (ja) | フイルタ−プレス型電解槽の組立方法 |